RU2368694C1 - Rail steel - Google Patents
Rail steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2368694C1 RU2368694C1 RU2008120268/02A RU2008120268A RU2368694C1 RU 2368694 C1 RU2368694 C1 RU 2368694C1 RU 2008120268/02 A RU2008120268/02 A RU 2008120268/02A RU 2008120268 A RU2008120268 A RU 2008120268A RU 2368694 C1 RU2368694 C1 RU 2368694C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- nitrogen
- vanadium
- niobium
- molybdenum
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали для железнодорожных рельсов, обладающих улучшенным комплексом свойств, включающих повышенную износостойкость и контактно-усталостную прочность.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the production of steel for railway rails with an improved set of properties, including increased wear resistance and contact fatigue strength.
Известна сталь [1], содержащая (мас.%): 0,6-1,20 С; 0,1-1,2 Si; 0,4-1,4 Mn; 0,005-0,030 N; 0,005-0,050 Аl; 015-0,070 Mo; 0,1-1,0 Cr; 0,005-0,070 V; 0,01-1,50 Ni; 0,004-0,050 Nb; 0,01-1,50 Cu; 0,0001-0,0100 Ti; 0,002-0,050 S; 0,0001-0,0050 B; 0,0005-0,020 Mg; Fe - ост.Known steel [1], containing (wt.%): 0.6-1.20 C; 0.1-1.2 Si; 0.4-1.4 Mn; 0.005-0.030 N; 0.005-0.050 Al; 015-0.070 Mo; 0.1-1.0 Cr; 0.005-0.070 V; 0.01-1.50 Ni; 0.004-0.050 Nb; 0.01-1.50 Cu; 0.0001-0.0100 Ti; 0.002-0.050 S; 0.0001-0.0050 B; 0.0005-0.020 Mg; Fe - ost.
Существенными недостатками указанной стали являются низкая ударная вязкость и контактно-усталостная прочность рельсов, обусловленные высоким содержанием алюминия в стали, который приводит к загрязнению ее грубыми строчечными включениями глинозема.Significant disadvantages of this steel are the low toughness and contact fatigue strength of the rails, due to the high aluminum content in the steel, which leads to contamination of its coarse line inclusions of alumina.
Известная также рельсовая сталь [2], содержащая (мас.%): 0,83-0,95 С; 0,3-0,7 Si; 0,6-1,1 Mn; 0,08-0,15 V; не более 0,005 Аl; 0,012-0,020 N; 0,0005-0,005 Са; 0,05-0,5 Сr; 0,11-0,3 Мо; 0,05-0,3 Ni; 0,0005-0,005 Zr; 0,0005-0,005 РЗМ; не более 0,015 S; 0,020 Р; 0,020 Сu; Fe - ост.Also known rail steel [2], containing (wt.%): 0.83-0.95; 0.3-0.7 Si; 0.6-1.1 Mn; 0.08-0.15 V; not more than 0.005 Al; 0.012-0.020 N; 0.0005-0.005 Ca; 0.05-0.5 Cr; 0.11-0.3 Mo; 0.05-0.3 Ni; 0.0005-0.005 Zr; 0.0005-0.005 REM; not more than 0.015 S; 0.020 P; 0.020 s; Fe - ost.
Основным недостатком стали является недостаточная износостойкость рельсов, обусловленная сравнительно низким содержанием углерода, марганца, кремния, хрома и молибдена.The main disadvantage of steel is the insufficient wear resistance of rails, due to the relatively low content of carbon, manganese, silicon, chromium and molybdenum.
Известна выбранная в качестве прототипа рельсовая сталь [3], содержащая (мас.%): 0,85-1,20 С; 0,10-1,00 Si; 0,20-1,50 Mn; 0,50-1,00 Сr или 0,85-1,20 С; 0,40-1,00 Si; 0,20-0,40 Mn; 0,35-0,50 Сr, причем величина суммы показателей содержания Si/4+Mn/2+Cr составляет 0,8-1,8%; а также один или по меньшей мере два элемента, выбранных из группы, включающей Mo, V, Nb и В, примеси и Fe - ост.Known selected as a prototype rail steel [3], containing (wt.%): 0,85-1,20 C; 0.10-1.00 Si; 0.20-1.50 Mn; 0.50-1.00 Cr or 0.85-1.20 C; 0.40-1.00 Si; 0.20-0.40 Mn; 0.35-0.50 Cr, and the sum of the indicators of the content of Si / 4 + Mn / 2 + Cr is 0.8-1.8%; as well as one or at least two elements selected from the group comprising Mo, V, Nb and B, impurities and Fe — stop.
Существенным недостатком данной стали является повышенная склонность к хрупкому разрушению и пониженная эксплуатационная стойкость.A significant disadvantage of this steel is an increased tendency to brittle fracture and reduced operational durability.
Желаемым техническим результатом изобретения является повышение комплекса физико-механических свойств, износостойкости и контактно-усталостной прочности рельсов.The desired technical result of the invention is to increase the complex of physico-mechanical properties, wear resistance and contact fatigue strength of rails.
Для достижения этого сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, ниобий, бор и железо, отличается тем, что она дополнительно содержит никель, алюминий, азот, кальций при следующем соотношении компонентов (мас.%):To achieve this, steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, molybdenum, vanadium, niobium, boron and iron is characterized in that it additionally contains nickel, aluminum, nitrogen, calcium in the following ratio of components (wt.%):
при этом количество примесей ограничено в следующем соотношении (мас.%):the amount of impurities is limited in the following ratio (wt.%):
Заявляемый химический состав стали подобран исходя из следующих предпосылок.The inventive chemical composition of the steel is selected based on the following premises.
Выбранное содержание углерода обеспечивает повышение предела текучести, временного сопротивления разрыву, твердости и износостойкости рельсовой стали. Переход к заэвтектоидным сталям приводит к уменьшению роста зерна аустенита по сравнению с доэвтектоидными сталями.The selected carbon content provides an increase in yield strength, temporary tensile strength, hardness and wear resistance of rail steel. The transition to hypereutectoid steels leads to a decrease in austenite grain growth compared to hypereutectoid steels.
При содержании углерода более 1,3% значительно возрастает хрупкость рельсов.With a carbon content of more than 1.3%, the fragility of rails increases significantly.
Повышение содержания Si, Mn, Сr по сравнению с прототипом связано также с необходимостью повышения износостойкости заэвтектоидной стали при рабочем контакте колесо-рельс.The increase in the content of Si, Mn, Cr compared with the prototype is also associated with the need to increase the wear resistance of hypereutectoid steel with a working contact wheel-rail.
Повышение содержания кремния до 1,20% связано с необходимостью увеличения раскисленности стали при уменьшении содержания алюминия в ней, обеспечивающем повышение чистоты стали по включениям пластичных силикатов, которые снижают ударную вязкость.An increase in silicon content to 1.20% is associated with the need to increase the deoxidation of steel with a decrease in the aluminum content in it, which ensures an increase in the purity of steel by inclusions of plastic silicates, which reduce the toughness.
Увеличение концентрации марганца до 1,60% способствует повышению прокаливаемости стали, уменьшает критическую скорость охлаждения.An increase in the concentration of manganese to 1.60% increases the hardenability of steel, reduces the critical cooling rate.
Молибден в указанных пределах обеспечивает получение дисперсной закаленной структуры, увеличивает прочностные свойства, твердость, ударную вязкость и сопротивление износу. Введение молибдена усиливает действие алюминия, снижение содержания которого не приведет к уменьшению сопротивления хрупкому разрушению.Molybdenum within the specified limits provides a dispersed hardened structure, increases the strength properties, hardness, toughness and wear resistance. The introduction of molybdenum enhances the action of aluminum, a decrease in the content of which will not lead to a decrease in resistance to brittle fracture.
В целом выбранное соотношение Mn, Si, Сr, Мо, В в стали, содержащей 0,85-1,30% С, обеспечивает снижение температуры превращения аустенита и получение более дисперсной структуры троостита по сравнению с сорбитом закалки.In general, the selected ratio of Mn, Si, Cr, Mo, B in steel containing 0.85-1.30% C provides a decrease in the austenite transformation temperature and a more dispersed troostite structure in comparison with quenching sorbitol.
Введение никеля в заявляемых пределах обеспечивает повышение пластичности и ударной вязкости стали. Его содержание до 0,05% не оказывает положительного влияния на свойства стали, а при концентрации более 0,3% эта характеристика не превышает определяемых величин.The introduction of Nickel in the claimed range provides an increase in ductility and toughness of steel. Its content up to 0.05% does not have a positive effect on the properties of steel, and at a concentration of more than 0.3% this characteristic does not exceed the determined values.
Совместное введение V, Nb, N в сталь приводит за счет образования дисперсных частиц карбонитридов ванадия и ниобия к повышению прочностных свойств и сопротивлению хрупкому разрушению. При концентрации ванадия менее 0,03%, ниобия менее 0,0001%, азота менее 0,007% не обеспечивается повышение выносливости стали. При увеличении содержания ванадия, ниобия и азота в стали более заявляемых пределов возрастает количество карбонитридов в ней, обеспечивающих нежелательное повышение прочностных свойств. При повышении азота более 0,02% возможны случаи пятнистой ликвации и "азотного кипения" (пузыри в стали).The joint introduction of V, Nb, N into steel leads to an increase in strength properties and resistance to brittle fracture due to the formation of dispersed particles of vanadium and niobium carbonitrides. When the concentration of vanadium is less than 0.03%, niobium is less than 0.0001%, nitrogen is less than 0.007%, an increase in the endurance of steel is not provided. With an increase in the content of vanadium, niobium and nitrogen in steel more than the declared limits, the amount of carbonitrides in it increases, providing an undesirable increase in strength properties. With an increase in nitrogen of more than 0.02%, cases of spotted segregation and "nitrogen boiling" (bubbles in steel) are possible.
Снижение содержания алюминия до 0,005% и модифицирование стали кальцием от 0,0005 до 0,005% обеспечивают получение высокочистого металла по включениям алюминатов, приводят к образованию глобулярных неметаллических включений, к уменьшению их размеров и количества. Однако введение кальция более 0,005% приводит к загрязнению ее глобулями больших размеров и удорожает производство стали. Кальций при концентрации менее 0,0005% практически не оказывает влияние на модифицирование включений.Reducing the aluminum content to 0.005% and modifying the steel with calcium from 0.0005 to 0.005% ensure the production of high-purity metal from inclusions of aluminates, lead to the formation of globular non-metallic inclusions, to a decrease in their size and quantity. However, the introduction of calcium of more than 0.005% leads to contamination of its large globules and increases the cost of steel production. Calcium at a concentration of less than 0.0005% practically does not affect the modification of inclusions.
Ограничение содержания меди, серы и фосфора выбрано с целью улучшения качества поверхности и повышения пластичности и вязкости стали. Кроме того, концентрация серы определяет красноломкость, фосфорахладноломкость стали.The limitation of the content of copper, sulfur, and phosphorus was chosen in order to improve the quality of the surface and increase the ductility and toughness of steel. In addition, the concentration of sulfur determines the red brittleness, phosphorus-cold brittleness of steel.
Заявляемый химический состав рельсовой стали обеспечивает получение рельсов повышенной контактно-усталостной прочности и износостойкости при охлаждении их сжатым воздухом.The inventive chemical composition of rail steel provides rails with increased contact fatigue strength and wear resistance when cooled by compressed air.
Серия опытных плавок была выплавлена в дуговых печах ДСП-100И7. Химический состав приведен в таблице 1. Металл разливали на МНЛЗ. Полученные заготовки нагревали и прокатывали по обычной технологии на рельсы типа Р65, которые подвергали дифференцированной закалке сжатым воздухом. Приведенные в таблице 2 данные показывают, что механические свойства, твердость рельсов из заявляемой стали значительно выше, чем рельсов из стали Э83Ф [4]. Повышение твердости и прочностных свойств рельсов увеличивает повышение их износостойкости и контактно-усталостной прочности.A series of experimental swimming trunks was smelted in DSP-100I7 arc furnaces. The chemical composition is shown in table 1. The metal was cast on a continuous casting machine. The resulting billets were heated and rolled according to conventional technology onto rails of the P65 type, which were subjected to differentiated hardening with compressed air. The data presented in table 2 show that the mechanical properties and hardness of the rails of the inventive steel are significantly higher than the rails of steel E83F [4]. An increase in the hardness and strength properties of rails increases the increase in their wear resistance and contact fatigue strength.
Список источников, принятых во внимание List of sources taken into account
1. Патент JP 2004-076112 А, МПК С22С 38/00; 38/06; 38/5-1, 2004 г.1. Patent JP 2004-076112 A, IPC C22C 38/00; 38/06; 38 / 5-1, 2004
2. Патент RU 2259416 С2, МПК С22С 38/24, 38/28; 38/46; 38/50, 2005 г.2. Patent RU 2259416 C2, IPC C22C 38/24, 38/28; 38/46; 38/50, 2005
3. Патент RU 2139946 С1, МПК С21С С 21D 9/04; С22С 38/04, 1996 г.3. Patent RU 2139946 C1, IPC C21C C 21D 9/04; C22C 38/04, 1996
4. ТУ 0921-125-2001 "Рельсы железнодорожные повышенной износостойкости и контактной выносливости".4. TU 0921-125-2001 "Railway rails of increased wear resistance and contact endurance."
Claims (1)
при этом количество примесей ограничено в следующем соотношении, мас.%:
the amount of impurities is limited in the following ratio, wt.%:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008120268/02A RU2368694C1 (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Rail steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008120268/02A RU2368694C1 (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Rail steel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2368694C1 true RU2368694C1 (en) | 2009-09-27 |
Family
ID=41169565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008120268/02A RU2368694C1 (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Rail steel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2368694C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2477760C1 (en) * | 2011-12-14 | 2013-03-20 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Steel |
| RU2478134C1 (en) * | 2011-12-14 | 2013-03-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Steel |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1691420A1 (en) * | 1989-05-16 | 1991-11-15 | Украинский научно-исследовательский институт металлов | Rail steel |
| RU2139946C1 (en) * | 1996-04-15 | 1999-10-20 | Ниппон Стил Корпорейшн | Rails from low-alloyed heat-treated perilit steel featuring high wear resistance and weldability and method of their production |
| JP2000226636A (en) * | 1999-02-04 | 2000-08-15 | Nippon Steel Corp | Pearlitic rail excellent in wear resistance and internal fatigue damage resistance, and method of manufacturing the same |
| JP2004043963A (en) * | 2002-05-20 | 2004-02-12 | Nippon Steel Corp | Perlite rail excellent in toughness and ductility and method for producing the same |
| JP2004076112A (en) * | 2002-08-20 | 2004-03-11 | Nippon Steel Corp | Method for producing pearlitic rail with excellent toughness and ductility |
| JP2004315928A (en) * | 2003-04-18 | 2004-11-11 | Nippon Steel Corp | Wheels for high carbon railway vehicles with excellent wear resistance and heat crack resistance |
| RU2259416C2 (en) * | 2003-08-04 | 2005-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Рельсы Кузнецкого металлургического комбината" | Rail steel |
| JP2005350723A (en) * | 2004-06-10 | 2005-12-22 | Nippon Steel Corp | Perlite rail with excellent breakage resistance |
| RU2295587C1 (en) * | 2005-07-04 | 2007-03-20 | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" | Rail steel |
-
2008
- 2008-05-21 RU RU2008120268/02A patent/RU2368694C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1691420A1 (en) * | 1989-05-16 | 1991-11-15 | Украинский научно-исследовательский институт металлов | Rail steel |
| RU2139946C1 (en) * | 1996-04-15 | 1999-10-20 | Ниппон Стил Корпорейшн | Rails from low-alloyed heat-treated perilit steel featuring high wear resistance and weldability and method of their production |
| JP2000226636A (en) * | 1999-02-04 | 2000-08-15 | Nippon Steel Corp | Pearlitic rail excellent in wear resistance and internal fatigue damage resistance, and method of manufacturing the same |
| JP2004043963A (en) * | 2002-05-20 | 2004-02-12 | Nippon Steel Corp | Perlite rail excellent in toughness and ductility and method for producing the same |
| JP2004076112A (en) * | 2002-08-20 | 2004-03-11 | Nippon Steel Corp | Method for producing pearlitic rail with excellent toughness and ductility |
| JP2004315928A (en) * | 2003-04-18 | 2004-11-11 | Nippon Steel Corp | Wheels for high carbon railway vehicles with excellent wear resistance and heat crack resistance |
| RU2259416C2 (en) * | 2003-08-04 | 2005-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Рельсы Кузнецкого металлургического комбината" | Rail steel |
| JP2005350723A (en) * | 2004-06-10 | 2005-12-22 | Nippon Steel Corp | Perlite rail with excellent breakage resistance |
| RU2295587C1 (en) * | 2005-07-04 | 2007-03-20 | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" | Rail steel |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2477760C1 (en) * | 2011-12-14 | 2013-03-20 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Steel |
| RU2478134C1 (en) * | 2011-12-14 | 2013-03-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Steel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8607941B2 (en) | Steel sheet for brake disc, and brake disc | |
| RU2392348C2 (en) | Corrosion-proof high-strength non-magnetic steel and method of thermal deformation processing of such steel | |
| CN103890212B (en) | Steel sheet | |
| CN111074148B (en) | 800 MPa-level hot stamping axle housing steel and manufacturing method thereof | |
| EP2042615A1 (en) | Brake discs excellent in resistance to temper softening and toughness | |
| CN112877591A (en) | High-strength and high-toughness steel for hardware tool and chain and manufacturing method thereof | |
| EP3722448A1 (en) | High-mn steel and method for manufacturing same | |
| EP3926057A1 (en) | High-mn steel and method for manufacturing same | |
| JPH11293383A (en) | Thick steel sheet with few hydrogen defects and manufacturing method thereof | |
| RU2368694C1 (en) | Rail steel | |
| RU2295587C1 (en) | Rail steel | |
| JP4964489B2 (en) | Method for producing pearlitic rails with excellent wear resistance and ductility | |
| RU2259416C2 (en) | Rail steel | |
| RU2365667C1 (en) | Rail steel | |
| RU2410462C1 (en) | Rail steel | |
| RU2291218C1 (en) | Rail steel | |
| KR102837062B1 (en) | Wear resistant steel | |
| RU2349675C2 (en) | Wheel steel | |
| RU2291220C1 (en) | Rail steel | |
| JP2879930B2 (en) | Free-cutting stainless steel for molds with excellent rust resistance | |
| RU2241779C1 (en) | Rail steel | |
| RU2348735C2 (en) | Wheeled steel | |
| RU2362814C2 (en) | Low-alloy steel and product implemented from it | |
| CN108193133B (en) | A kind of yttrium cerium composite strengthening and toughening spring steel and preparation method thereof | |
| RU2365666C1 (en) | Rail steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130522 |